KR20180031278A

KR20180031278A - 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법

Info

Publication number: KR20180031278A
Application number: KR1020160119529A
Authority: KR
Inventors: 장재성; 이상민
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-03-28
Also published as: KR101953650B1

Abstract

본 발명은, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용을 회피할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안을 실현함으로써, 다운링크패킷의 수신 성공률을 높여 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 기술을 개시한다.

Description

네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법{NETWORLK DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술과 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용을 회피하여, 다운링크패킷의 수신 성공률을 높임으로써 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.

헬스케어, 원격검침, 스마트홈, 스마트카, 스마트팜 등 다양한 분야에서 생활 속의 사물을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술이 등장하여 주목 받고 있다.

이러한 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 IoT 네트워크 구조를 간단히 설명하면, 다음과 같다.

IoT 네트워크는, 원격지의 사물인터넷단말과, 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 사물인터넷용 어플리케이션(이하 IoT앱이라 함)이 설치된 고객단말과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(또는, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이 역할을 하는 기지국으로 구성된다.

이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, 사물인터넷단말/기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크패킷/다운링크패킷 수신 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.

사물인터넷단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송할 때에는, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고 이를 다수의 기지국이 수신하여 네트워크장치로 송신하기 때문에, 업링크패킷의 수신 성공률은 일관되게 우수하다고 볼 수 있다.

반면, 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송할 때에는, 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 기지국(이하, 다운링크 기지국)으로 다운링크패킷을 송신하고 이를 수신한 다운링크 기지국이 사물인터넷단말에 송신하게 되는데, 다운링크 기지국이 과부하 상태일 때에는 다운링크패킷을 드롭(Drop)시킬 뿐 어떠한 동작도 할 수 없기 때문에, 다운링크패킷의 수신 성공률은 일관되게 우수하다고 볼 수 없고 다운링크 기지국의 상태에 좌우된다.

하지만, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 기지국에서 다운링크패킷이 버려지는 일이 없도록, 기지국의 과부하 상태를 고려하여 다운링크패킷을 전송하기 위한 별도의 개선 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.

이에, 본 발명에서는, 기지국의 상태를 고려하여 다운링크패킷을 전송하기 위한 새로운 방안을 제안함으로써, 사물인터넷단말로 전송하는 다운링크패킷의 수신 성공률을 높이고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용(선택)을 회피하여, 사물인터넷단말로 전송하는 다운링크패킷의 수신 성공률을 높임으로써 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 네트워크장치는, 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국을 선택할 수 있다.

바람직하게는, 상기 확인부는, 과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인할 수 있다.

바람직하게는, 상기 특정 메시지는, 기지국 및 상기 네트워크장치 간의 프로토콜에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 네트워크장치의 동작 방법은, 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 기지국선택단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기지국선택단계는, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에, 본 발명의 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용(선택)을 회피하여, 사물인터넷단말로 전송하는 다운링크패킷의 수신 성공률을 높임으로써 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 방안에 따라 과부하 상태의 기지국을 회피하여 다운링크패킷을 전송하는 상황을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 네트워크 구조를 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조는, 원격지의 사물인터넷단말(예: 단말1,2,...X), 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 IoT앱이 설치된 고객단말(미도시)과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(00, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치(100) 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이 역할을 기지국(예: 기지국1,2,...L)로 구성된다.

이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 업링크/다운링크패킷 전송 과정을 간단히 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 사물인터넷단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송하는 경우, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고, 이를 다수의 기지국이 수신하여 네트워크장치로 송신하는 방식이다.

또한, 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송하는 경우, 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 기지국(이하, 다운링크 기지국)으로 다운링크패킷을 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국이 사물인터넷단말에 송신하는 방식이다.

이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, 사물인터넷단말/기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크/다운링크패킷의 수신 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.

업링크패킷의 경우, 다수의 기지국을 통해 전송되기 때문에, 일부 기지국에 과부하 상태가 발생되더라도 다른 기지국의 상태가 정상이라면 성공적으로 네트워크장치에 수신될 것이므로, 업링크패킷의 수신 성공률은 일관되게 우수하다고 볼 수 있다.

한편, IoT 네트워크에서는, 게이트웨이 역할만 할 뿐인 기지국에 고도의 기능(computation)을 도입하지 않기 때문에, 기지국 측에 과부하 상태가 발생하더라도 기지국이 자체적으로 네트워크장치로부터의 다운링크패킷이 수신되는 것을 막을 방법이 없다.

따라서, 다운링크패킷의 경우, 하나의 기지국(다운링크 기지국) 만을 통해 전송되는데, 만약 다운링크 기지국이 과부하 상태일 때에는 다운링크패킷을 드롭(Drop)시킬 뿐 어떠한 동작도 할 수 없기 때문에 다운링크패킷의 수신 성공률은 업링크패킷과 같이 일관되게 우수하지 못하고 다운링크 기지국의 상태에 좌우된다고 볼 수 있다.

하지만, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 기지국에서 다운링크패킷이 버려지는 일이 없도록, 기지국의 상태를 고려하여 다운링크패킷을 전송하기 위한 별도의 개선 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.

보다 구체적으로, 본 발명의 기지국 상태를 고려한 다운링크패킷 전송 방안을 실현하는 네트워크장치를 제안하고자 한다.

먼저, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치를 구체적으로 설명하겠다.

본 발명의 네트워크장치(100)는, 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부(110)와, 상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부(120)와, 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 제어부(130)를 포함한다.

여기서, 단말은, 도 1의 설명에서 언급한 바 있는 사물인터넷단말(예: 단말1,2,...X)일 것이다.

이하에서는, 설명의 편의 상 사물인터넷단말 즉 단말1,2,...X 중 하나의 단말 예컨대 1단말을 언급하여 설명하겠다.

한편, 본 발명은, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안, 즉 기지국 상태를 고려한 다운링크패킷 전송 방안을 제안하며, 따라서 전술 및 후술에서 언급하는 기지국은, IoT 네트워크에서 게이트웨이 역할을 IoT 기지국으로 이해하면 된다.

패킷수신부(110)는, 단말1의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신한다.

전술한 바와 같이, IoT 네트워크에서는, 사물인터넷단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송하는 경우, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고, 이를 다수의 기지국이 수신하여 네트워크장치로 송신하는 방식이다.

따라서, 사물인터넷단말인 단말1이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 다수의 기지국이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.

이에, 네트워크장치(100) 즉 패킷수신부(110)는, 단말1의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국 즉 다수의 기지국을 통해 수신한다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 단말1의 업링크패킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신하는 2 이상의 기지국으로서, 도 1에 도시된 기지국1,2,3을 언급하여 설명하겠다.

즉, 이하에서는, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 다수의 기지국 즉 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.

한편, 전술한 바와 같이, IoT 네트워크에서는, 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송하는 경우, 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 기지국(이하, 다운링크 기지국)으로 다운링크패킷을 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국이 사물인터넷단말에 송신하는 방식이다.

이를 위해, IoT 네트워크에서는, 사물인터넷단말에 대하여 하나의 다운링크 기지국을 선택하게 되는데, 사물인터넷단말의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치로 송신해준 다수의 기지국 중 해당 사물인터넷단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국을 다운링크 기지국으로 선택하게 된다.

따라서, 네트워크장치(100)는, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신해 준 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 다운링크 기지국으로 선택할 것이다.

이하에서는 설명의 편의 상, 단말1이 기지국3에 가장 인접하게 위치하여 기지국1,2,3 중 기지국3이 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.

이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 기지국3을 다운링크 기지국으로 선택하고, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국3으로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국3이 단말1에 송신할 것이다.

이처럼, 다수의 기지국1,2,3을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하고 기 선택한 하나의 다운링크 기지국3을 통해 단말1의 업링크패킷을 송신하면서, 사물인터넷(IoT) 서비스를 지원하는 네트워크장치(100) 특히 확인부(120)는, 전술한 2 이상의 기지국 예컨대 기지국1,2,3 중에서, 과부하 상태가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인한다.

과부하 상태가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

기지국은, 스스로 자신의 상태가 과부하 상태인지 여부를 감지할 수 있다.

예를 들면, 기지국은, 기지국을 통해 동시에 패킷을 송수신하는 단말(사물인터넷단말)의 수가 임계개수 이상일 때, 또는 기지국을 통해 동시에 패킷을 송수신되는 업링크/다운링크 트래픽이 임계치 이상일 때, 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역 주파수 중 사용(할당) 중인 주파수자원이 임계치 이상일 때, 또는 기 정의된 장애 상황이 확인될 때, 스스로 자신의 상태가 과부하 상태인 것으로 감지할 수 있다.

물론, 기지국이 스스로 과부하 상태인지를 감지하는 방식은, 이 외에도 다양할 수 있다.

자신의 과부하 상태를 감지한 기지국은, 과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지를, 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.

여기서, 특정 메시지는, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지인 것이 바람직하다.

여기서, 과부하 발생과 관련된 정보는, 과부하 상태인지(true) 또는 과부하 상태가 해제되는지(false)를 의미하는 정보인 것이 바람직하다.

이에, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜이 GWMP(Gateway Message Protocol)인 경우, 자신의 과부하 상태를 감지한 기지국은, GWMP에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지의 기존 필드 또는 새롭게 추가한 신규 필드에 과부하 발생과 관련된 정보(true)을 포함시켜 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.

현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 기지국이 과부하 상태를 감지하여 네트워크장치(100)로 알리는 부분은 정의하고 있지 않다.

이에, 본 발명에서는, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는 정의하고 있지 않은 기지국이 과부하 상태를 네트워크장치(100)로 알리는 부분을, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 활용하여 새롭게 정의하는 것이다.

즉, 본 발명에 따르면, 과부하 상태를 감지한 기지국은, GWMP 규격의 PUSH DATA 메시지를 활용하여, 자신에 과부하가 발생한 사실을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.

이에, 네트워크장치(100) 즉 확인부(120)는, 전술한 2 이상의 기지국 예컨대 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국을, 특정 기지국(이하, 과부하 기지국)으로 확인한다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국3이 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송한 경우로 가정하겠다.

이 경우, 확인부(120)는, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국3을 특정 기지국 즉 과부하 기지국으로 확인할 수 있다.

제어부(130)는, 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국(예: 기지국3)이 확인되면, 기지국1,2,3 중에서 단말1의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 기지국(예: 기지국3)을 제외시킨다.

즉, 제어부(130)는, 확인부(120)에서 과부하가 발생한 과부하 기지국 예컨대 기지국3이 확인되면, 과부하 기지국이 확인된 시점 이후 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국3을 제외시키는 것이다.

이렇게 되면, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다.

이하에서는 설명의 편의 상, 단말1이 기지국3 다음으로 기지국2에 인접하게 위치하여 기지국1,2 중에서는 기지국2가 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.

이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하고, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국2로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다.

여기서, 기지국1,2,3은, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하였다는 점만 보더라도, 기지국1,2,3 중 어떤 기지국을 다운링크 기지국으로 선택하여도, 단말1과의 채널상태(SNR)가 다름에 따름 품질 차이는 있을 수는 있지만, 단말1의 다운링크패킷을 단말1에 전송하는데 큰 문제가 없을 것이다.

따라서, 전술과 같이 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국3이 아닌 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하더라도, 단말1의 다운링크패킷은 기지국2를 통해 정상적으로 단말1에 수신될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 네트워크장치(100)는, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 과부하 상태의 기지국을 이용한 사물인터넷단말의 다운링크패킷 송신이 원천적으로 일어나지 않도록 합니다.

한편, 비록 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국3을 통해 수신된 단말1의 업링크패킷은 네트워크장치(100)에 정상적으로 수신된 이상 신뢰도에는 문제가 없을 것이다.

따라서, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷 처리 시, 2 이상의 기지국 즉 기지국1,2,3을 통해 수신된 업링크패킷 중 과부하 기지국3을 통해 수신된 업링크패킷도 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 사물인터넷단말의 업링크패킷을 다수의 기지국을 통해서 수신하면, 네트워크장치(100)는, 업링크패킷 기반의 데이터를 해당 사물인터넷단말에 맵핑/보유하여 고객단말에서 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어할 수 있도록 하며, 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 기지국을 선택하는 등, 다수의 기지국을 통해서 수신한 업링크패킷들을 사용하여 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하게 된다.

이때, 단말1의 업링크패킷을 기지국1,2,3을 통해서 수신하면, 제어부(130)는, 전술한 바와 같은 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국을 통해서 다운링크패킷이 송신되는 일이 일어나지 않도록 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하고 있다.

이렇게 되면, 본 발명에서는, 기지국의 상태를 고려하여 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피할 수 있기 때문에, 네트워크장치에서 송신한 사물인터넷단말의 다운링크패킷이 기지국에서 버려지는 일이 일어나지 않고, 따라서 다운링크패킷의 수신 성공률 역시 업링크패킷과 같이 일관되게 우수해질 것이다.

한편, 본 발명에서는, 기지국이 과부하 상태를 네트워크장치(100)로 알리는 부분과 마찬가지로, 과부하 상태가 해제된 기지국이 이를 네트워크장치(100)로 알리는 부분을, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 활용하여 새롭게 정의한다.

즉, 자신의 과부하 상태가 해제되는 것을 감지한 기지국은, GWMP에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지의 기존 필드 또는 새롭게 추가한 신규 필드에 과부하 해제와 관련된 정보(false)을 포함시켜 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.

이에, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3으로부터 과부하 해제와 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되면, 기지국3의 과부하 상태가 해제된 것으로 확인하고, 기지국3의 과부하 해제를 확인한 시점 이후부터는 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국3을 제외시키지 않고 기지국1,2,3 중에서 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 네트워크장치(100)에 의해 실현되는 본 발명의 다운링크패킷 전송 방안은, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국을 통해서 다운링크패킷이 송신되는 일이 일어나지 않도록 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하고 있다.

이에, 본 발명의 다운링크패킷 전송 방안은, 기지국의 상태를 고려하여 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피함으로써, 사물인터넷단말의 다운링크패킷이 기지국에서 버려지는 일이 일어나지 않고 다운링크패킷의 수신 성공률이 일관되게 우수해지도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하는, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안을 실현함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.

특히 사물인터넷(IoT) 기술 중에서도 광역 커버리지를 대상으로 하여 저속 전송(<1kbps) 및 저 전력을 지원하는 소량 데이터 전송에 특화된 IoT 기술(LoRa: Long Range)에 본 발명의 다운링크패킷 전송 방안을 적용한다면, 다운링크패킷 수신 성공률을 업링크패킷 수신 성공률 수준으로 끌어 올림으로써 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질 향상 효과가 더욱 기대될 것이다.

이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명에서 제안하는 다운링크패킷 전송 방안에 따라 과부하 상태의 기지국을 회피하여 다운링크패킷을 전송하는 상황을 설명하겠다.

아울러, 설명의 편의를 위해, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.

즉, 단말1은 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하며(S10), 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신한다.

기지국3이 자신의 과부하 상태를 감지하면(S20), 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송함으로써(S30), 과부하 발생을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.

이에, 네트워크장치(100)는, PUSH DATA 메시지에 기인하여, 단말1의 업링크패킷을 송신해준 기지국1,2,3 중에서 과부하가 발생한 기지국3을 확인할 수 있다(S40).

이에, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국 예컨대 기지국3이 확인되면(S40), 과부하 기지국이 확인된 시점 이후 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국3을 제외시키는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 기지국3의 과부하 상태를 알 수 없는 단말1은, 여전히 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신할 것이고(S50), 단말1 주변에 위치한 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 수신하게 된다면 이를 네트워크장치(100)로 송신할 것이다. 이때, 비록 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국3을 통해 수신된 단말1의 업링크패킷은 네트워크장치(100)에 정상적으로 수신된 이상 신뢰도에는 문제가 없을 것이다.

이에 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후라도, 단말1의 업링크패킷이 기지국1,2,3을 통해서 수신된다면, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용한다(S60).

반면, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다(S70).

이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하고(S70), 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국2로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다(S90).

따라서, 전술과 같이 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국3이 아닌 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하더라도, 단말1의 다운링크패킷은 기지국2를 통해 정상적으로 단말1에 수신될 것이다(S90).

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.

앞선 도 3을 참조한 설명과 마찬가지로, 설명의 편의를 위해, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.

즉, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3을 통해서, 단말1이 송신한 업링크패킷을 수신할 것이다(S100).

그리고, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생된 기지국이 없는 것을 전제로, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시, 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 다운링크 기지국(예: 기지국3)으로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국3이 단말1에 송신할 것이다(S100).

다수의 기지국1,2,3을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하고 기 선택한 하나의 다운링크 기지국3을 통해 단말1의 업링크패킷을 송신하면서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 상태가 발생한 특정 기지국 즉 과부하 기지국이 있는지 확인한다(S110).

본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국을, 특정 기지국(이하, 과부하 기지국)으로 확인한다(S110 Yes).

이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국3을 특정 기지국 즉 과부하 기지국으로 확인하고(S120), 과부하 기지국이 확인된 시점 이후 기지국1,2,3 중에서 단말1의 다운링크패킷을 송신하기 위한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 기지국3을 제외시킨다.

보다 구체적으로 설명하면, 기지국3의 과부하 상태를 알 수 없는 단말1은, 여전히 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신할 것이기 때문에, 단말1 주변에 위치한 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 수신하게 된다면 이를 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국1,2 뿐 아니라 기지국3을 통해서도 단말1의 업링크패킷을 수신할 수 있다(S130).

이에 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후라도, 단말1의 업링크패킷이 기지국1,2,3을 통해서 수신된다면, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용한다(S140).

반면, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다(S150).

이 경우라면, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택한다(S160).

이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 다운링크 기지국2로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다(S160).

이상에서 설명한 바와 같이, 네트워크장치의 동작 방법에 의하면, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하는, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안을 실현함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명의 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용을 회피할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안을 제안한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : 네트워크장치
110 : 패킷수신부 120 : 확인부
130 : 제어부

Claims

단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부;
상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및
상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 확인부는,
과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
제 3 항에 있어서,
상기 특정 메시지는,
기지국 및 상기 네트워크장치 간의 프로토콜에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지인 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계;
상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및
상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 기지국선택단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 기지국선택단계는,
상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.